СЛОЕВОЙ ГАЗИФИКАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2014 года по МПК C10J3/20 F23B40/02 

Изобретение относится к области металлургии, энергетики и к химической промышленности и может быть использовано для получения кокса из угля.

Известны способы газификации твердого топлива в аппаратах шахтного типа, предусматривающие последовательно загрузку топлива, газификацию топлива, удаление продуктов газификации. Основным недостатком таких способов является то, что для работы в непрерывном режиме необходима установка как минимум двух и более аппаратов, работающих последовательно, как на предприятиях ОАО «Норильский никель», ЗАО «Карбоника-Ф» и др., что усложняет техонологический регламент, обслуживание, требует больших площадей, большую металлоемкость, усложняет процесс автоматизации. Также известен способ непрерывной газификации угля по технологии «Термококс - КС», применяемый ОАО «СУЭК» на котельной в п.Шарыпово. Данный способ предусматривает непрерывную газификацию угля и непрерывное удаление твердых продуктов газификации (золы, кокса). Недостатком данного способа является то, что процесс происходит в открытой топке, при атмосферном давлении и генераторный газ сгорает непосредственно над поверхностью газифицируемого топлива и не может быть отделен, транспортирован и использован для дальнейшей переработки.

Известен газификатор твердого топлива, выполненный в виде реактора, представляющего собой тело вращения с вертикальной осью, содержащий устройства для загрузки твердого топлива и выгрузки из него газа и шлака (патент RU 2315083 кл. C10J 3/20 от 30.01.2006 г.). Этот газификатор выполнен многоступенчатым, каждая ступень снабжена устройством для отвода пара, размещенным ниже устройства для поджига и стабилизации горения. Устройство для поджига содержит кольцевой коллектор, соединенный с горелкой, который выполнен в виде секций, соединенных с горелкой, а горелка выполнена в виде плазмотрона. Газификатор снабжен устройством для подвода окислителя в реактор. Устройство для подвода пара выполнено в виде коллектора.

Однако этот известный газификатор очень сложен по конструкции и малоэффективен для получения кокса.

По патенту RU 2299901 кл. C10B 49/00 от 27.07.2005 г. известно устройство для переработки твердого топлива, которое представляет собой слоевой аппарат шахтного типа, выполненный комбинированным - из верхнего, среднего и нижнего поясов. Верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства. Средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки. Нижний пояс выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков.

Известное устройство малоэффективно в работе.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса газификации твердого топлива, например угля, в непрерывном режиме в герметичном аппарате с возможностью раздельного удаления генераторного газа и твердых продуктов газификации.

Технический результат при использовании изобретения заключается в создании газификатора простой конструкции с повышенной эффективностью в работе.

Указанный технический результат достигается тем, что в слоевом газификаторе, представляющем собой аппарат шахтного типа на обратном дутье, колосниковая решетка в топке выполнена охлаждаемой из труб с проточной холодной жидкостью.

Решетка установлена наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива. В нижней части решетка выполнена с изгибом в обратную сторону. Питатель для непрерывной подачи топлива в топку выполнен, например в виде шнекового транспортера с герметизацией узла подачи. Со стороны подачи воздуха в топке установлена защитная сетка над слоем топлива, толщина которого необходимых размеров. Сетка установлена на расстоянии, как минимум в два раза превышающем толщину зоны газификации. В средней боковой части газификатор оснащен узлом для удаления газов. В нижней части оснащен узлом отгрузки кокса и золы, например в виде шнекового транспортера с герметизацией узла отгрузки. На трубы охлаждаемой колосниковой решетки свободно насажены зубчатые втулки с минимальным зазором между соседними по диаметрам, вращающиеся под действием двигающегося топлива, во избежание зашлаковывания колосниковой решетки. Газификатор установлен на оси с возможностью отклонения от вертикальной оси в две стороны в пределах изменения угла наклона колосниковой решетки, с помощью поворотного механизма.

На фиг.1 упрощенно изображен общий вид газификатора; на фиг.2 - фрагмент колосниковой решетки со втулками.

Слоевой газификатор непрерывного действия состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой 1, состоящей из труб, по которым протекает холодная жидкость (не показано), питателя 2 непрерывной подачи топлива в топку и узла 3 отгрузки кокса. Слой топлива ограничивается сеткой 4. С одной боковой стороны располагается узел подачи воздуха 5, а с другой - узел для удаления газов 6. На трубах охлаждаемой колосниковой решетки 1 расположены друг к другу зубчатые втулки 7. Газификатор установлен на оси 8 с возможностью поворота его в две стороны поворотным механизмом (не показан).

Слоевой газификатор непрерывного действия работает следующим образом.

Твердое топливо, например уголь, непрерывно поступает через питатель 2 и под действием гравитационной силы попадает на наклонную колосниковую решетку 1, где предварительно инициирован процесс розжига, например щепой. Воздух под давлением, превышающим атмосферное, поступает в аппарат через узел 5, проникая через слой топлива, и возбуждает процесс обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха. Образующийся в результате процесса генераторный газ отводится через узел 6. Газификатор на оси 8 устанавливает необходимый угол α наклона колосниковой решетки 1. Твердые продукты газификации удаляются через герметичный узел удаления 3.

Дополнительно, с целью предотвращения шлакообразования, колосниковая решетка 1 имеет наклон и изгиб в обратную сторону, а также выполнена в виде труб с охлаждающей жидкостью с насаженными на трубы зубчатыми втулками 7 (фиг.2), которые вращаются под действием сил перемещения топлива и выводят твердые продукты, кокс и золу, из зоны газификации в зону удаления 3.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и энергетической областях. Слоевой газификатор непрерывного действия представляет собой аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой (1), питателя (2) непрерывной подачи топлива в топку и узла (3) отгрузки кокса и золы, который расположен в нижней части. Питатель (2) непрерывной подачи топлива в топку и узел (3) отгрузки кокса и золы выполнены в виде шнекового транспортера с герметизацией соответственно узла подачи и узла отгрузки. Колосниковая решетка (1) выполнена из труб, по которым протекает холодная жидкость, и установлена наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива, с изгибом в нижней части в обратную сторону. В топке со стороны подачи через узел (5) воздуха установлена защитная сетка (4). В боковой части слоевой газификатор оснащен узлом для удаления газов (6). Слоевой газификатор установлен на оси (8) с возможностью отклонения от вертикальной оси в две стороны в пределах изменения угла наклона колосниковой решетки (1), с помощью поворотного механизма. Изобретение позволяет упростить конструкцию газификатора и повысить эффективность процесса газификации твёрдого топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Слоевой газификатор непрерывного действия, представляющий собой аппарат шахтного типа на обратном дутье, отличающийся тем, что в топке аппарата колосниковая решетка выполнена охлаждаемой из труб с проточной холодной жидкостью, причем решетка установлена наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива, с изгибом в нижней части в обратную сторону, питатель для непрерывной подачи топлива в топку выполнен, по крайней мере, в виде шнекового транспортера с герметизацией узла подачи, со стороны подачи воздуха в топке установлена защитная сетка, в средней боковой части газификатор оснащен узлом для удаления газов, а в нижней части - узлом отгрузки кокса и золы, по крайней мере, в виде шнекового транспортера, с герметизацией узла отгрузки, при этом газификатор установлен на оси с возможностью отклонения от вертикальной оси в две стороны в пределах изменения угла наклона колосниковой решетки, с помощью поворотного механизма.

2. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что на трубы охлаждаемой колосниковой решетки свободно насажены зубчатые втулки с минимальным зазором между соседними по диаметрам, вращающиеся под действием двигающегося топлива, во избежание зашлаковывания колосниковой решетки.